Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Ток запирающегося диода будет в улучшенной схеме определятьсл не выра- жением (13.20), а током только одного транзистора, иба отпирание второго диода происходит после запирания первого. Не приводя выкладок (оии выполняются по методике, изложенной ранее), огра. аичнмся сводкой расчетных формул для схемы с улучшенной коммутацией. Так, время рассасывания зарядя неосновных носителей в базе транзистора длл схемы инзертора (рис. 13.14) Т, — т,')п (2» ((» +1)1, аналогичное время для диода Т - 0,31т„ + 1,2т,'1(» + 1) ИРИ тх ( 7тт((»ф + 1) и 'Т =1,3! т/т (т,')з1(» -(-1)з пРи та) 7тт((», +1) н, наконец, длл максимума обратнога тока диода имеем 1 = 1, ~1,3! 'РТт (» + !)(т, — !].
Здесь постоянная времени т,' учитывает увеличение инерпионности системы защитные диоды — транзистор в сранненин с инерционностью одного транзистора. Шунтирование промежутка эмиттер — база транзистора емкостью запертых диодов приводит к замедлению запирания транзистора. Однако в большинстве случаев возрастание инерционности невелико, Фактическая степень насыщения транзистора в нашем случае лежит в пределах 5,1 —: 14,6.
Длл данных Величин, пренебрегая возрастанием инерционности схемы, чалучнм: 1) Тр, — — О 3 1п (1,67 -Р 1,87)=- 0,153 †: 0,19 мкс, 2) Тр х — — 0,135 —: 0,068 мкс, 3) Т,„а — — 1О (1 58 —: 2,5) =!5,8 —: 25 А. Выбросы в импульсах коллекторных токов в данной схеме отсутствуют, поэтому амплитуды импульсов равны 2,06 А. Такую же величину илиеет ток первичного источника. По (7.75) найдем величину мощности потерь в каждом из диодов выпрямителяя: Ра=0 514(7нр+Рх.канн 05'10'1+1,13=62 Вт. Полученная величина меньше допустимой для данного типа вентиля.
Позгалеву можно применить диод 2Д213 в рассчитываемом преобразователе. Стремясь уменьшить количество типов полупроводниковых приборов, выбираем все ограничительные диоды типа КД411 с допустимым прлмыл~ током 1 А, допусти. мым обратным напряжением 400 В..и постоянной времени 1,1 мкс. 284 Рассчитаем энергетические показатели преобразователя. Лля этого нужно определить потери мощности во всех элементах его схемы: 1. Потери мощвостн в дросселе вьшрямителя с сопротивлением обмотки 0,03 Ом равны 0,03 1Ов = 3 Вт, 2.
Потери мощности в вентилях выпрямителя уже определены и равны для двух диодов 12,4 Вт. Поскольку мощность, отдаваемая выпрямителем в нагрузку, состав. ляет 10 6,3 = 63 Вт, то для к п. д. Выпрямителя ц„= 6ЗП63+ !2,6+ 3) = 63178,6= 0,805. Общая мощность, потреблземзя выпрямителем (знаменатель последней дроби), равна 78,6 Вт. 3. К. и. д. трансформатора примем равным 0,97 и тогда потери мощности в нем составят (1 — 0,97) 78,6 = 2,36 Вт. Траасформатор забирает от инвертора мощности 2,36+ 78,4 = 80,76 Вт.
4. Потери в транзисторах. инвертора в режиме с улучшенной коммутацией подсчитываются по соотношениго Р,р = пт(1„,1кч 0,5, где н — число транзисторов в инверторе. Лля рассматриваемого инвертора получаем Р =- 0,5 2,06 0,5 2 = 1,03 Вт. Помимо потерь мощности в коллекторных цепях транзисторов в выбранном инверторе часть л~ощности затрачиваетсл в цепи возбузгдения.
Эта мощность Р„а = 21за,ЦВ . Включив В цепи баз транзисторов для ограниченил тока базы резисторы с сапротивленнем 5 Олц получим (уа,„ —— Т01 = 1аю)7+ (Таа = 0,3 5+ 0,7 = 00 Х( Тх75101 =-22 В " Риозз=2'03'22= Р4 = 1,32 Вт. рг бдр И50икг) Таким образом, от первичного источника инвертор потребллет ! 0 -ба+ бг Са мощность, равную 80,76+ 2,06+ Т02 04 1' 1' -1- 1,32 = 84,4 Вт. К. и.
д. инвер. Тг — Тг(117000б) тора 80,76184,4 = 0,96. 5. Итоговый к. и д, преобра- 0„ зователя составляет 0,96 Х 0,97 ы Х 0,805 = 0,746. Основные потери Рис. 13.23 в данном случае происходят в выпрямителе из-за большого прямого падения напряжения на его вентилях. Пример 2. Рассчитаем преобразователь нзпрлженил, предназначенный для работы от сети с напрлжением 24 В и создающий на сипел~ выходе напряжение 16 В при токе нагрузки 0,5 А.
Мощность на выходе преобразователя невелика (16 0,5 = = 8 Вт), поэтому можно выбрать схему с самовозбуждаюшимся инвертором. Имея в виду повышение частоты колебаний инвертора, возьмем его схему с улучшенной коммутацией, с переключающим трансформатором. Напрялсепие на нагрузке в сравнении с прлмым падением напряжения на выпрямнтельных диодах относительно велико, можно в выпрямителе применить мостовую схему. Нагрузку выпрямителя исходя из малых заданных пульсаций выбираем начинающейся с емкости.
Таким образом, схема преобразователя получается такой, как показана на рис. 13.23. Перейдем теперь к выбору полупроводниковых приборов. Лля этого определим требования к этим приборам. К диоду мостового выпрямителя прикладывается обратное напряжение, примерно равное выпрямленному. В нашем случае это 16 В. Прямой ток диода должен быть больше тока нагрузки, т. е. больше 0,5 А, Выбираем диод ДЗ!О с малым прямым падением напрлження. Его данные. допустимый прямой ток 0,5 А, допустилюе обратное нзпрлженне 20 В, прямое падение напряжения 0,57 В, порог выпрлмления 0,4 В, внутреннее сопротивление 0,3 Ом н постоянная времени О,З мкс.
Напряжение, прнкладывзюшееся к запертому транзистору инвертора, в два раза больше напра;кенил исто шика, т, е, 2.24 =- 48 В. Так насыщения транзистора должен быть больше 1,Е,1ЕВ = 0,5 16124 = 0,33 А. ВыбиРаем в качестве ключей инвертора транзисторы КТ608Б, у которых максилгальный ток коллектора 0,4 А, 285 допустимое напряжение коллектор — эмиттер 60 В, допустимое напряжение база эмпттер 4 В, 5 50 —: 160, постоянная врелсени 0,8 мкс, напряжение коллектор— эмиттер в насыщенном состоянии О,З В, при 1кн = 0,4 А и степени насыщеаия, рав.
ной пяти. Прп повышении степени насыщения до десяти Укп снижается до 0,15 В Напряжение между базой и эмиттером у этого транзистора при насыщении (Убн) не более 0,75 В. Определим теперь напряжения на обмотках силового трансформатора. На вто. ричпой обмотке следует обеспечить напряжение, равное сумме выпрямленного и прямого напряжений нз двух диодах мостовой схемы, т.
е. У, =Ен+2У =16+2 О 57=17,14 В. На первичной обмотке получится напряжение, равное разности напряжения первичной сети и напряжения на насыщенном транзисторе Ес~т=Еп Укн=24 03=237 В. Коэффициент трансформации у силового трансформатора должен быть равен пс = 17,!4/23,7 = 0,734. Уточненное значение тока коллектора !кн= !нлс=О 5 '0 734.=0 367 А т. е. меньше допустимого.
Ток базы силового транзистора инвертора должен превышать !бас ~ !кн/Рт1п=0,37/50=0,0074 Л. Выбираем ток базы /б = 0,037 А. Фактическая степень насыщения транзистора при таком тоне составит йфт1п=!бтпт1п/!кс =5 И йотах=!бтптнх/!кн=)6' Перейдем к расчету цепи возбуждения транзистора. Выберем напряжение на вторичной обмотке переключающего трансформатора Уб равным 2,5 В, что больше напряжения база — эмиттер при насыщении почти в три раза. Тогда сопротивление резистора Убт — Уб„2,5 — 0,75 /7б= т "= ' ' =49 Ом. 0,037 Полное сопротивление промежутка база — эмиттер транзистора в насыщенном состоянии соответственно равно 0,75/0,037 = 20 Ом.
Выбираем коэффициент трансформации переключающего трансформатора Тпн пп = 0,5, тогда напряжение на его первичной облютке должно быть равным 5 й, по ней будет протекать ток !, = !бтп„= 0,0185 А. Отсюда получаем пересчитанное в первичную обмотку сопротивление базовой цепи Ее= Уз~/(пп! ) = 5/0,0185 = 270 Оьс. Пусть напряжение на вспомогательной обмотке трансформатора Тр, У, будет в два раза больше, челг напряжение на первичной обмотке Тр„т. е. равныл1 1О В. Тогда сопротивление ограничительного резистора /7 н т п =270 Ом Ун — Убт/Лп 1Π— 5 Составляющая кодлекторного тока силового транзистора-инвертора, идущая на возбуждение, получается много меньшей составляющей, идущей во вторичную обмотку и затем выпрямляющейся: 1' =- !„У„/Е = (!О/23,7) 0,0!85 = 0,008 А. При насыщении переключающегося трансформатора составляющая тока коллектора силового транзистора, идущая на возбуждение, возрастет до /к = (У~//7,) Ун/Етс =0 0159 Л. Таким образом, рост тока коллентора силового транзистора, получающийся при насыщении переключающего трансформатора, настолько мал, что излсенение ческой степени насыщения транзистора можно не учитывать, оскольку .
П фактичес о — ке имое пап"яженне база — эмиттер больше напряжения на вторичной обнот переключающего трансформатора, ограничительные диоды в цепь базы включать не нужно. Если бы в схеме стояли ограни 1ительные диоды, то по каждому из резистосй екал бы ток как при открытом, так и при закрытом транзисторе силовой цепи. з-за . Из-за этого пересчитанное в первичную обмотку трансформатора Тр, сопротивление азовой ц пи б вовой цепи было бы в два раза меньше, чем получилось в отсутствие диодов.
Найдем теперь по (13.48) время рассасывания заряда неосновных носителей в базе транзистора силовой цепи: Т рт —— т, 1п йэ = 08 1п (5 —: 16) =- 1,3 —: 223 мкс. Будем пока считать, что постоянная времени переключающих базовых цепей силовых транзисторов меньше постоянной времени транзистора. При этом время спада коллекторного тока транзистора будет определяться самим транзистором, а не переключающим. трансформатором. Постоянная врелгени диода /(310 меньше постоянной времени транзистора. Следовательно, время рассасывания заряда в базовой области диодов выпрямителя опредетим по (13 51) Т„,н — — Зт,= — 2,4 мкс.
Ввиду малости времени Т, и Трт ыожьж! выбрать повышенную частоту переключения в ннверторе, что благоприятно скажется на габаритах трансформаторов Т Тд . Пусть'частота переключений будет 40 кГц. Период колебаний 2Т при этом ри д,. будет иметь длительность 25 мкс. Определим длительность линейных процессов в схеме инвертора: Та= Т вЂ” Тр к — Тр,=!2 5-2 4 — 2,23= 8 мкс. Выбираем сердечник трансформатора Тр,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
